ロボットを作（つく）って動（うご）かしてみよう

かごしまだいがく　がくじゅつじょうほうきばんセンター山之上　卓（やまのうえ　たかし）

2013 年　６月１０日　南種子町立西野小学校　講演会

内容（ないよう）

• 自己紹介（じこしょうかい）• ロボットとコンピュータ• ロボットが動（うご）くところを見てみよう• 注意（ちゅうい）• ロボットを作（つく）ってみよう• コンピュータでロボットを動（うご）かしてみよう• まとめ

自己紹介（じこしょうかい）

• 所属（しょぞく）– 鹿児島大学　学術情報基盤センター

（かごしまだいがく　がくじゅつじょうほう　きばん　センター）

– かごしまだいがく　のネットワークやコンピュータのお世話（せわ）

– だいがくのネットワークの安全（あんぜん）を保（たも）つ

– パソコンやスマホを使（つか）うとき、ご両親（りょうしん）や先生（せんせい）から言（い）われたことを守（まも）って、安全（あんぜん）に使（つか）ってください

• 大学向け情報倫理（じょうほうりんり）ビデオ• 鹿児島県警察（かごしまけんけいさつ）

サイバー犯罪（ぼうはん）ボランティア

• だいがくでおしえていること– コンピュータのつくりかた– コンピュータと、ほかの機械（きかい）をつなぐ方法（ほう

ほう）– 人間（にんげん）にわかりやすい言葉（ことば）をコン

ピュータがわかる言葉（ことば）に変えるプログラム– コンピュータ同士（どうし）を仲良（なかよ）くさせて、大

（おお）きな仕事（しごと）を、速（はや）く、終（お）わらせる方法（ほうほう）

• 研究（けんきゅう）していること– たくさんのコンピュータを、仲良（なかよ）くさせて、動

（うご）かすにはどうすれば良（よ）いか？– 人間（にんげん）と機械（きかい）が協力（きょうりょく）

して、なにか面白（おもしろ）いことができないか？– ロボットや機械（きかい）を、ネットワークを使（つか）っ

て、遠（とお）くへ送（おく）れないか？

– コンピュータと人間（にんげん）が、簡単（かんたん）に話（はなし）し合（あ）いができるようにならないか？

– インターネットの知恵（ちえ）を使って、よりよい英作文（えいさくぶん）ができないか？

– 授業（じゅぎょう）や会議（かいぎ）のとき、先生（せんせい）や友達（ともだち）のパソコンの画面（がめん）やスマホの画面（がめん）を、みんなの手元（てもと）のパソコンやスマホで見（み）ることができないか？

– ネットワークを安全（あんぜん）に使（つか）うにはどうすれば良（よ）いか？

– ネットワークの中（なか）でみんなが不愉快（ふゆかい）にならないようにするには、どうすれば良（よ）いか？

• こんなこともやりました– 小（ちい）さなコンピュータで、当時（とうじ）よく使

（つ）われていたプログラミング言語（げんご）でプログラムを書（か）いて動（うご）かせるようにした（１９８０年）

– コンピュータどうしのじゃんけん大会（たいかい）で優勝（ゆうしょう）したプログラムを作（つく）った（１９８０年）

– パソコン通信（つうしん）をつかって、プログラミング言語（げんご）を、みんなで作（つく）った（１９８８年）

ロボットとコンピュータ

• ロボット … 自分（じぶん）で動（うご）く。人（ひと）のために働（はたら）く。– 自動車（じどうしゃ）はロボットの一（ひと）つかも

• コンピュータ…　人（ひと）が、あらかじめ、教（おし）えたとおり、動（うご）く機械（きかい）– プログラム… コンピュータはプログラムの指示（しじ）の

とおりに動（うご）く

• 形（かたち）は違（ちが）うけど、ロボットとコンピュータはよく似（に）ている

• コンピュータとロボットのご先祖（せんぞ）さま…時計（とけい）とオルゴール– 時計（とけい）は自分（じぶん）で動（うご）いて時間（じ

かん）を知（し）らせる– 昔（むかし）、時計（とけい）を作（つく）っていた人（ひ

と）が、オルゴールを作（つく）った

– オルゴールはあらかじめドラムに書（か）かれたとおり、ピンをはじいて音楽（おんがく）を演奏（えんそう）する。

• コンピュータはオルゴールを進化（しんか）させてもの

• オートマタ– オルゴールでピンをはじく代（か）わりに、人形（にんぎょ

う）を動（うご）かす自動人形（じどうにんぎょう）– オートマタはロボット

• ロボットはオルゴールを進化（しんか）させてもの• 日本（にほん）にも昔からあるよ

– 知覧（ちらん）の水（みず）からくり　など

ロボットが動（うご）くところを見（み）てみよう

• RAPIRO( ラピロ )– コンピュータとつないで、いろいろ遊（あそ）べる– インターネットで、世界中（せかいじゅう）の人（ひと）が、

作（つく）り方（かた）、使（つか）い方（かた）、アイデアを発表（はっぴょう）している。

– これらを組（くみ）み合（あ）わせて、新（あた）しいものを作（つく）ることができる

• ET ロボコンのロボット–レゴ (Lego) のブロックを使って作っている– 自分（じぶん）で立（た）つ

• ET ロボコン– 日本中（にほんじゅう）のチームが、同（おな）じロボット

を使（つか）って、プログラムの作（つく）り方（かた）の技術（ぎじゅつ）を競（きそ）い合う

– みんなで競（きそ）いあってできた、良（よ）い技術（ぎ）を、みんなで共有（きょうゆう）する

注意（ちゅうい）

• ショート（電池の＋とーが直接（ちょくせつ）つながる）になると、火事（かじ）になることがあります。

• 煙（けむり）が出（で）たり、変（へん）な匂（におい）いがしたり、部品（ぶひん）が熱（あつ）くなったりしたら、ショートしているかもしれません

• このような時（とき）は、すぐに電池（でんち）のスイッチを切（き）ってください。電池（でんち）のコネクタをブレッドボードから抜（ぬ）いても良（よ）いです

• パソコンを使（つか）っているときは、パソコンから来（き）ている電気（でんき）がショートしてしまうことがあります。

• パソコンを使（つか）っていて、電池（でんち）のスイッチを切（き）ってもまだおかしいときは、 USBケーブルをパソコンから抜（ぬ）いてください。

• ブレッドボードのスイッチは簡単（かんたん）に抜（ぬ）けてしまいます

• ブレッドボードのスイッチを切（き）り替（か）える時（とき）はスイッチの端（はし）を指（ゆび）で押（お）さえながら、切（き）り替（か）えてください

ロボットを作（つく）ってみよう

• 紙（かみ）コップロボット

材料（ざいりょう）と道具（どうぐ）- 紙コップ- スイッチが４つ付（つ）いた小（ちい）さなブレッドボード

- マイコンボードが付いた大（おお）きなブレッドボード

- スイッチ付（つ）き電池（でんち）ボックス（中に電池（でんち）が入っています）

- モーター２つと４芯（しん）ケーブル- USBケーブル- えんぴつ、はさみ、ぺん、セロテープ

かみコップとモータと鉛筆（えんぴつ）を用意（ようい）します

紙（かみ）コップの縁（ふち）に、写真（しゃしん）のように、モーターを押（お）し付（つ）けます

押（お）し付（つ）けたモータの横（よこ）に、写真（しゃしん）のように鉛筆（えんぴつ）で線（せん）を引（ひき）きます

モータはおしつけたまま動（うご）かさないでください

モーターのもう一方（いっぽう）の横（よこ）にも鉛筆（えんぴつ）で線（せん）を引（ひ）きます

もう、モータを離（はな）してもよいです

紙（かみ）コップにモータの位置（いち）と大（おお）きさを表（あらわ）す線（せん）が２本引（ひ）かれています。

さっきのモータの線（せん）をひいた場所（ばしょ）の反対側（はんたいがわ）の紙（かみ）コップのふちに、写真（しゃしん）のように、もう一個（いっこ）のモータを押（お）し付（つ）けます

さっきのモータのときとおなじように、モータの位置（いち）と大（おお）きさを表（あらわ）す２本の線（せん）を引（ひ）きます

（２個目（こめ）のモータの反対側（はんたいがわ）の線（せん）を引（ひ）いているところ）

はさみを用意（ようい）します

はさみで、線（せん）のところを切（き）ります

２本（ほん）の線（せん）のところを切って、写真（しゃしん）のような、切り目（きりめ）をつくります

反対側（はんたいがわ）も同（おな）じように切（き）ります

スイッチのついた小（ちい）さなブレッドボードとセロテープを用意（ようい）します。

ブレッドボードの短（みじか）い側（がわ）の長（なが）さよりもちょっとだけ長（なが）めに、セロテープを切（き）ります。

切（き）ったセロテープの真（ま）ん中（なか）が、紙（かみ）コップの、片方（かたほう）の、切り目（きりめ）のまん中（なか）くらいになるように、写真（しゃしん）のように、内側（うちがわ）から張（は）ります

モータの片方（かたほう）を、写真（しゃしん）のように紙（かみ）コップの切り目（きりめ）に合（あ）わせて、セロテープで貼（は）り付（つ）けます。

もう片方（かたほう）の切り目（きりめ）に、さっきと同（おな）じようにセロテープをはります。

さっきと同（おな）じように、もう片方（かたほう）のモーターを紙（かみ）コップの、もう片方（かたほう）の切れ目（きれめ）に貼（は）り付（つ）けます。

モータがないところの側（がわ）の一方（いっぽう）に顔（かお）などの絵（え）をかきます。（前（まえ）の方向（ほうこう）を決（きめ）めます）

４芯（しん）ケーブルの結（むす）び目（め）をほどきます。

さきほどの小（ちい）さなブレッドボードとモーターの４芯（しん）ケーブルを、写真（しゃしん）のように接続（せつぞく）します。４芯（しん）ケーブルの向（むき）きはどちらでもかまいません。

ブレッドボードと電池（でんち）ボックスを写真（しゃしん）のように接続（せつぞく）します。

写真（しゃしん）では、電池（でんち）ボックスの赤（あか）い線（せん）が左側（ひだりがわ）、黒（くろ）い線（せん）が右側（みぎがわ）になっています。

ここでは向（む）きを間違（まちが）っても動（うご）きますが、間違（まちが）わない方（ほう）が良（よ）いです。

スイッチがどこに付いているか、覚（おぼ）えておいてください。スイッチがはずれたら、もとの所（ところ）に挿（さ）してください

電池（でんち）ボックスのスイッチを、「 ON」にして、ブレッドボードのスイッチのどれかを、スイッチがボードからはずれないように指（ゆび）で押（お）さえて、切（き）り替（か）えてみてください。ロボットが動（うご）きます。

４つのスイッチの切（き）り替（か）えの組（く）み合（あ）わせでロボットがいろいろな動（うご）きをします。確認（かくにん）してください

• 動作（どうさ）を確認（かくにん）したら、電池（でんち）ボックスのスイッチを必（かなら）ず「 OFF」にしてください。

• ちょっと考（かんが）えてみよう–４つのスイッチのうちの２つは、片方（かたほう）のモータにつながっていて、もう２つは、もう片方（かたほう）のモータにつながっています

–２つのスイッチの切（き）り替（か）えの組（くみ）み合（あ）わせで、１つのモータが• 止まる• 回る• 反対に回る

– のように動きます

• モータとスイッチと電池（でんち）はどのようにつながっているのか、かんがえてみよう

コンピュータでロボットを動（うご）かしてみよう

• 人間（にんげん）がスイッチを切（き）り替（か）えて動（うご）かしていたロボットを、パソコンで自動的（じどうてき）に動（うご）かしてみよう

• スイッチの代わりに、モータードライバという部品を使います

• モータードライバは、２つの端子の ON （１）とOFF （０）の組み合わせでモータを止（と）めたり、回（まわ）したり、反対（はんたい）方向（ほうこう）に回（まわ）したりします

• コンピュータから届いた指示でモータードライバを動かすために、 Arduino( アードゥィノ ) というマイコンボードを使います

d8 d7

d4 d2モータ１

モータ２

d8, d7 の出力の , 1,0 の組み合わせを変えて , モータ 1 の動作を変える

d4, d2 の出力の , 1,0 の組み合わせを変えて , モータ 2 の動作を変える

モーターの４芯（しん）ケーブルを、小（ちい）さなブレッドボードからはずして、大きなブレッドボードに、写真（しゃしん）のように接続（せつぞく）します

電池（でんち）ボックスも、小（ちい）さなブレッドボードからはずして、大（おおき）きなブレッドボードに、写真（しゃしん）のように接続（せつぞく）します

USBケーブルを写真（しゃしん）のようにマイコンボードに接続（せつぞく）します

モーターの４芯（しん）ケーブルと、電池（でんち）ボックスを接続（せつぞく）したところです

４芯（しん）ケーブルの向（む）きはどちらでもかまいません。

電池（でんち）ボックスの赤（あか）と黒（くろ）の線（せん）を挿（さ）すところと向（む）きは間違（まちが）えないでください。赤（あか）い線（せん）同士（どうし）を接続（せつぞく）します。

マイコンボードと USBケーブルを接続（せつぞく）したところです

USBケーブルのもう片方（かたほう）とパソコンを接続（せつぞく）します

• パソコンでは Scratch( スクラッチ ) という名前（なまえ）のソフトウェアを使ってプログラムを作（つく）ったり、動（うご）かしたりします

• スクラッチは、命令（めいれい）を表（あらわ）す部品（ぶひん）を画面（がめん）の上（うえ）に並（なら）べることによって、プログラムを作ります

• スクラッチと Arduino をつなぐプログラム（ Scrattino ）を使って、スクラッチと Arduino をつなぎます。

• Arduino の出力端子の On(1), Off(0) を指定することができます

Scratch

Scrattino

Arduinoモータードライバロボット

• d8, d7 の出力（しゅつりょく）の , 1,0 の組（く）み合（あ）わせを変（か）えて , モータ 1 の動作（どうさ）を変（か）えることができます

• d4, d2 の出力（しゅつりょく）の , 1,0 の組（く）み合（あ）わせを変（か）えて , モータ 2 の動作（どうさ）を変（か）えることができます

• スクラッチの画面

• 詳（くわ）しい使（つか）い方（かた）は、その場（ば）で説明（せつめい）します。わからないときは、大人（おとな）の人（ひと）と一緒（いっしょ）にやってみてください。

• ロボットを止（と）めるときは、赤（あか）い○のボタンをクリックして、スペースキー（パソコンのキーボードの下（した）の方（ほう）にある横（よこ）に細長（ほそなが）いキー）を押（お）してください。急いで止めるときは、電池ボックスのスイッチを OFFにするか、電池ボックスのケーブルをブレッドボードから抜いてください。

• いろいろ変（か）えてみて、仲間（なかま）と相談（そうだん）して、みんなが思（おも）うようにロボットを動（うご）かしてみてください

まとめ

• ロボットを作（つく）ることができる• ロボットをコンピュータで動（うご）かすことができ

る• あるものは感謝（かんしゃ）して使（つか）わせてい

ただこう–ニュートン　巨人（きょじん）の肩（かた）の上（うえ）

• みんなと一緒（いっしょ）になにか作（つく）ると、いろいろ良（よ）いことがある

• 安全（あんぜん）には気（き）をつけて